CN104212961B - Mn系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Mn系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法，其包括升温过程、保温过程和冷却过程，所述保温过程中的保温温度为200～600℃，保温时间为3～6小时。本方法利用热处理加热炉进行加热，使轧后空冷得到的马氏体组织分解，马氏体中的过饱和碳析出，扭转的晶格基本恢复正常，因而消除组织应力，使钢材组织转化为贝氏体与相应的回火组织；随着马氏体的消失钢材强度降低、保温时间延长钢材含氢量减少，也大大降低了钢材的氢脆敏感性，保证了高强精轧螺纹钢筋的强韧性、降低了组织应力、氢脆敏感性。本方法在保证高强精轧螺纹钢筋的强韧性、降低组织应力和氢脆敏感性的同时，简化了生产工艺，降低了设备需求，具有工艺简单、生产成本低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢材的热处理方法，尤其是一种Mn系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法。
背景技术
高强精轧螺纹钢筋广泛应用于高铁、桥梁和超高层建筑等大型工程，是现代化建设不可或缺的一种钢材。目前，PSB830、PSB930、PSB1080高强度优质精轧螺纹钢筋的生产钢种普遍为40Si2MnV，该钢种采用在线淬火、回火的生产工艺。上述钢种生产工艺复杂、对生产线设备要求较高。另一种高强度优质精轧螺纹钢筋是采用廉价Mn、Cr、Si为主合金元素生产的Mn系高强精轧螺纹钢筋，该技术对生产线设备无特殊要求，是一种理想的低成本高强精轧螺纹钢筋生产方式。但由于Mn系高强精轧螺纹钢筋轧后空冷得到贝氏体及马氏体组织，组织应力大、氢脆敏感性高，极容易发生脆断。所以，Mn系高强精轧螺纹钢筋必须进行后续处理，在保证强度的同时提高产品的韧性。回火是热处理工艺中最常见也是最有效的实现强韧性配合的方法，对钢的组织与性能有重要影响，而且成本低廉。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种Mn系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法，以保证高强精轧螺纹钢筋的强韧性、降低组织应力和氢脆敏感性。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括升温过程、保温过程和冷却过程，所述保温过程中的保温温度为200～600℃，保温时间为3～6小时。
本发明所述冷却过程采用随炉冷却方式。
本发明所述升温过程中，经3～6小时升温至200～600℃。
本发明所述钢筋成分的质量百分比为：C 0.27～0.31%、Si 0.70～1.00%、Mn 2.20～2.70%、P≤0.035%、S≤0.035%、V 0.040～0.080%、Cr 0.03～1.00%、Ti 0.01～0.03%，其余为Fe和不可避免的不纯物。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明利用热处理加热炉进行加热，使轧后空冷得到的马氏体组织分解，马氏体中的过饱和碳析出，扭转的晶格基本恢复正常，因而消除组织应力，使钢材组织转化为贝氏体与相应的回火组织；同时，随着马氏体的消失钢材强度降低、保温时间延长钢材含氢量减少，也大大降低了钢材的氢脆敏感性，保证了高强精轧螺纹钢筋的强韧性、降低了组织应力、氢脆敏感性。
本发明在现有的冶炼和轧制生产设备条件下，利用回火热处理工艺使Mn系高强精轧螺纹钢筋获得最佳的强韧性，即：钢中轧后空冷所得的马氏体组织发生如下变化：碳的偏聚和聚集（20～100℃）→马氏体分解（100～250℃）→残余奥氏体分解（200～300℃）→碳化物类型转变（200～400℃）→α相回复和再结晶、渗碳体球化（400～600℃），而下贝氏体基本保持不变；同时含钒碳氮化物细小粒子的弥散析出也保证了钢材的强度；从而获得各项性能指标满足PSB830、PSB930、PSB1080级的Mn系高强精轧螺纹钢筋。
本发明在保证高强精轧螺纹钢筋的强韧性、降低组织应力和氢脆敏感性的同时，简化了生产工艺，降低了设备需求，具有工艺简单、生产成本低的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明，各实施例的钢材成分见表1。
表1：各实施例中钢材成分（wt%）
注：其余为Fe和不可避免的不纯物。
实施例1：本Mn系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法采用下述具体工艺。
将钢材放入加热炉中加热，经3.5小时升温过程后，炉温升到280℃；在280℃的加热炉中保温6.0小时；停止加热，使钢材在加热炉中随炉冷却，直至冷却至室温，即获得所述的Mn系高强精轧螺纹钢筋。所得高强精轧螺纹钢筋：抗拉强度Rm=1214MP、屈服强度Rel=954MPa、断后伸长率A=15%、最大力下总伸长率Agt=5.20%，满足PSB930级标准。
实施例2：本回火热处理方法采用下述具体工艺。
将钢材放入加热炉中加热，经4.0小时升温过程后，炉温升到350℃；在350℃的加热炉中保温6.0小时；停止加热，使钢材在加热炉中随炉冷却，直至冷却至室温，即获得Rm=1193MP、Rel=923MPa、A=15%、Agt=5.50%，满足PSB830级的Mn系高强精轧螺纹钢筋。
实施例3：本回火热处理方法采用下述具体工艺。
将钢材放入加热炉中加热，经3.0小时升温过程后，炉温升到200℃；在200℃的加热炉中保温5.0小时；停止加热，使钢材在加热炉中随炉冷却，直至冷却至室温，即获得Rm=1466MP、Rel=1125MPa、A=13%、Agt=4.50%，满足PSB1080级的Mn系高强精轧螺纹钢筋。
实施例4：本回火热处理方法采用下述具体工艺。
将钢材放入加热炉中加热，经5.0小时升温过程后，炉温升到500℃；在500℃的加热炉中保温3.0小时；停止加热，使钢材在加热炉中随炉冷却，直至冷却至室温，即获得Rm=1439MP、Rel=1200MPa、A=14%、Agt=5.15%，满足PSB1080级的Mn系高强精轧螺纹钢筋。
实施例5：本回火热处理方法采用下述具体工艺。
将钢材放入加热炉中加热，经4.5小时升温过程后，炉温升到450℃；在450℃的加热炉中保温4.5小时；停止加热，使钢材在加热炉中随炉冷却，直至冷却至室温，即获得Rm=1592MP、Rel=1274MPa、A=13%、Agt=4.00%，满足PSB1080级的Mn系高强精轧螺纹钢筋。
实施例6：本回火热处理方法采用下述具体工艺。
将钢材放入加热炉中加热，经6.0小时升温过程后，炉温升到600℃；在600℃的加热炉中保温3.5小时；停止加热，使钢材在加热炉中随炉冷却，直至冷却至室温，即获得Rm=1503MP、Rel=1279MPa、A=12%、Agt=3.70%，满足PSB1080级的Mn系高强精轧螺纹钢筋。
Claims (2)
1.一种Mn系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法，将钢材放入加热炉中加热，其特征在于：所述钢筋成分的质量百分比为：C 0.30%、Si 1.00%、Mn 2.70%、P0.022%、S0.023%、V 0.050%、Cr 0.40%、Ti 0.010%，其余为Fe和不可避免的不纯物，经5.0小时升温过程后，炉温升到500℃；在500℃的加热炉中保温3.0小时；停止加热，使钢材在加热炉中随炉冷却，直至冷却至室温，即获得Rm=1439MPa、Rel=1200MPa、A=14%、Agt=5.15%，满足PSB1080级的Mn系高强精轧螺纹钢筋。
2. 一种Mn系高强精轧螺纹钢筋的回火热处理方法，将钢材放入加热炉中加热，其特征在于：所述钢筋成分的质量百分比为：C 0.29%、Si 0.70%、Mn 2.20%、P0.025%、S0.035%、V 0.080%、Cr 1.00%、Ti 0.025%，其余为Fe和不可避免的不纯物，经4.5小时升温过程后，炉温升到450℃；在450℃的加热炉中保温4.5小时；停止加热，使钢材在加热炉中随炉冷却，直至冷却至室温，即获得Rm=1592MPa、Rel=1274MPa、A=13%、Agt=4.00%，满足PSB1080级的Mn系高强精轧螺纹钢筋。
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